工作记忆、靶线索间隔时间对事件性前瞻记忆的影响

2023-06-13孙佳禾何文广

心理研究 2023年3期

孙佳禾何文广

（曲阜师范大学心理学院，曲阜 273165）

1 引言

事件性前瞻记忆（event－based prospective memory， EBPM）是指看到目标事件或靶线索时从事事先计划好的目标活动的记忆（prospective memory， PM）。Einstein 和Mcdaniel（1990）认为，事件性前瞻记忆包含前瞻成分（prospective component）和回溯成分（retrospective component）。前瞻成分涉及线索识别（cue identification），即对应执行的某种行动线索的觉察，回溯成分涉及意向提取（intention retrieval），即对应执行的意向行为的回忆。为了进一步说明两种认知成分的工作机理，研究者提出了“注意－搜索模型（noticing－search model）”，该模型认为，“注意”是一个自动化过程，用于识别环境中遇到的前瞻记忆线索（与前瞻成分相关），该过程不需要认知资源（Einstein ＆ McDaniel， 2005）。 “搜索”则反映了一个有意识控制的过程，为识别的线索赋予相应的心理意义，并且执行意向行为（与回溯成分相关），该过程需要消耗一定的认知资源（Moyes et al.， 2019）。与该理论模型不同的是，“预备注意加工和记忆加工理论”（preparatory attentional processes and memory processes theory， PAM）则认为，前瞻成分受预备注意加工控制，预备注意加工是一种维持执行任务的准备状态，包括维持意向或对环境中可能出现的靶线索的监测，有很多研究偏向于认为这一成分是不需要认知成分参与的；回溯成分受记忆的控制，由于前瞻成分任务不足以成功完成前瞻性记忆任务，故还需要额外的回溯成分任务来识别目标事件并回忆先前形成的意图的内容（Anderson et al.， 2018； Smith ＆ Bayen， 2004）。该理论指出，当被试被告知需要执行前瞻记忆任务时，即使前瞻记忆线索尚未出现，被试仍会进行预备注意加工，这种认知过程消耗一定的认知资源。因此，该理论认为前瞻成分和回溯成分任务的执行都要消耗一定的认知资源（Rummel et al.， 2017）。

就影响EBPM 的因素而言，当前研究主要围绕年龄和工作记忆两因素展开（O’Connor et al.，2020； Momennejad et al.， 2020）。由于执行功能与前瞻记忆有密切联系，通过改变执行功能子成分工作记忆的认知负荷水平，可以较好地预测前瞻记忆以及深入分析前瞻记忆加工的内在机制。当人们面临需要保持记忆的目标与当前占有优势地位的任务不一致的情况时，工作记忆负荷就变成了一个重要的变量（Unsworth et al.， 2004）。 Smith 和Bayen（2005）基于数字广度任务将被试分为高、低工作记忆组，他们发现高工作记忆被试的前瞻作业表现显著好于低工作记忆被试。为此，他们认为前瞻记忆中线索成功识别所需要的预备加工并不是自动化的，该认知过程需要消耗工作记忆资源。 Brewer（2010）等人考察了前瞻记忆任务中工作记忆对焦点和非焦点线索识别和提取的影响，结果发现，工作记忆和焦点线索间存在显著交互作用。在焦点线索水平上，高、低工作记忆被试的作业表现没有差异，但在非焦点线索方面，高工作记忆被试的表现显著好于低工作记忆被试。

另外，研究表明拥有高工作记忆的个体，可以长时间将行为意图或目标事件维持在注意焦点内，因此工作记忆和靶线索间隔时间可能存在交互作用。Mahy 和Moses（2011， 2015）认为个体能够利用保留的时间来监控他们的意图，那么在延迟间隔的时间中完成工作记忆负荷高的任务，会减少监控或刷新意图的机会，从而使前瞻记忆的表现更差。另外，延时间隔也就是靶线索之间的间隔时间的长短会影响个体对前瞻内容的记忆清晰程度。通过对各水平工作记忆负荷以及延时间隔试次下前瞻记忆任务表现情况的了解，可以间接反映事件性前瞻记忆的加工机制。

当前，上述研究主要集中于客体工作记忆，鲜有研究探讨空间工作记忆对前瞻记忆任务的影响。工作记忆脑成像研究表明，空间材料主要激活顶叶前部、额叶腹外侧、枕叶，而客体材料则主要激活顶叶和颞叶下部。而且，有研究表明，前额叶是前瞻成分的生理基础，在前瞻记忆任务中主要负责意向维持、目标检测；丘脑、颞叶是回溯成分的生理基础，在前瞻记忆任务中主要负责对意向内容的提取（陈幼贞， 2010；Cona et al.， 2016）。并且位置的变化会导致事件的更新，从而致使空间位置信息会对前瞻记忆产生影响（Kubik et al.， 2020； O’Rear ＆ Radvansky，2019）。

综上所述，本研究拟在操纵工作记忆任务类型的同时，操纵靶刺激呈现时间间隔，藉以考察靶刺激如何影响前瞻记忆任务表现。假设客体工作记忆负荷对前瞻记忆中回溯成分影响较大，而空间工作记忆则更多影响到前瞻成分任务的表现。另外，由于前瞻记忆任务涉及靶刺激提取意向的维持，因此靶刺激呈现时间间隔必然影响到前瞻记忆，但其影响机制目前尚不清晰，如果出现长时间间隔普遍比短时间间隔在对应的工作记忆负荷中的前瞻记忆表现差，能进一步说明前瞻记忆支持PAM 模型，预备注意加工需要消耗认知资源。

2 实验一客体工作记忆负荷及延时间隔对事件性前瞻记忆的影响

2.1 方法

2.1.1 被试

38 名在校大学生（男生16 名），年龄范围20～25 岁（M＝20.18，SD＝1.43），视力或矫正视力正常，色觉正常，右利手，实验结束后给予适量报酬。

2.1.2 仪器与材料

刺激呈现在17 英寸彩色CRT 显示器上，屏幕分辨率为1024×768 像素，刷新率为85HZ。利用EPrime2.0 编程运行实验程序，刺激呈现时间、反应时及准确率均由计算机自动记录。被试在亮度一致的实验室中进行实验，与显示器之间的距离约75cm，屏幕背景为白色（RGB：255， 255， 255），客体工作记忆任务采用大小为46px×46px 的方形色块，色块颜色为7 种易分辨的颜色，包括：红色（RGB： 255，0， 0）、黑色（RGB： 0， 0， 0）、蓝色（RGB： 0， 0，255）、黄色（RGB： 255， 255， 0）、绿色（RGB： 0，255， 0）、棕色（RGB： 255， 0， 0）、紫罗兰（RGB：238， 130， 238）。 EBPM 靶刺激采用大小为46px×46px 的灰色（RGB： 147， 147， 147）多边形，多边形的边数为三、四、六、八边形，共8 张。

2.1.3 实验设计

实验采用2（工作记忆负荷类型：低负荷和高负荷）×2（延时间隔类型：长时间隔和短时间隔）×2（前瞻记忆任务：前瞻成分任务和回溯成分任务）被试内设计。低工作记忆负荷组记忆的颜色为2 种，高工作记忆负荷组记忆的颜色为4 种，短时间隔组在呈现3 个工作记忆任务后呈现一个前瞻记忆任务，长时间隔组在呈现6 个工作记忆任务后呈现一个前瞻记忆任务。

2.1.4 实验程序

工作记忆任务作为填充任务，在这个任务中被试需要记忆方形色块的颜色并判断探测刺激的颜色与识记刺激的颜色是否相同，相同按“F”键，不同按“J”键。前瞻记忆被嵌入工作记忆任务中，其中前瞻记忆任务（又包括了前瞻任务和回溯任务）会给予指令：第一阶段为前瞻成分任务，如果看到灰色的多边形，我们可以称之为目标事件，则按下“B”键作为响应。在前瞻记忆的意图形成后进行一个干扰任务，本实验中的干扰任务为个位数字的加减运算。第二阶段进行回溯成分任务，让被试对出现的多边形的边数进行反应，如果多边形的边数大于5 按“G”键，小于5 按“H”键。所有任务要求被试在保证正确的前提下尽快做出按键反应。实验流程如图1 所示。

图1 实验流程示意图

首先呈现800ms 的“＋”，接下来呈现被试需要记忆的色块1000ms，造成工作记忆负担。而后呈现前瞻记忆任务500ms，其间被试看到目标任务后按“B”键反应，接下来是数字运算干扰任务，然后是500ms 的回溯任务，其间被试根据多边形的边数进行反应。如多边形边数大于5 按“G”键，小于5 按“H”键。最后是方形色块的识别任务，任务完成后呈现500ms 的空屏，进入下一试次。

2.2 结果与分析

2.2.1 不同条件下被试反应正确率分析

重复测量方差分析显示，工作记忆负荷主效应显著，F（1，37）＝8.40，p<0.05，偏η2＝0.19，低工作记忆负荷条件下EBPM 作业较好。延时间隔主效应不显著，F（1，37）＝1.00，p>0.05，偏η2＝0.03；任务类型主效应边缘显著，F（1，37）＝3.18，p＝0.08，偏η2＝0.08，回溯成分任务成绩较差。工作记忆负荷与延时间隔的交互作用不显著，F﹤1；工作记忆负荷与任务类型交互作用显著，F（1，37）＝4.78，p<0.05，偏η2＝0.11。简单效应分析显示，在低工作记忆负荷条件下，回溯成分作业表现较差，F（1，37）＝8.10，p<0.01，偏η2＝0.19，高工作记忆负荷条件下，两类前瞻记忆任务差异不显著，F<1。时间间隔与任务类型交互作用显著，F（1，37）＝8.10，p<0.01，偏η2＝0.19。简单效应分析发现，在长时间隔条件下，回溯成分作业较差，F（1，37）＝6.48，p<0.05，偏η2＝0.12。客体工作记忆负荷、延时间隔、任务类型交互作用显著，F（1，37）＝5.15，p<0.05，偏η2＝0.12。简单简单效应分析显示，无论时间间隔长短，低客体工作记忆任务下前瞻成分任务成绩好于回溯成分任务成绩（长时间隔：F（1，37）＝7.73，p<0.01，偏η2＝0.17；短时间隔：F（1，37）＝6.77，p<0.05，偏η2＝0.16），在高工作记忆负荷条件下，无论时间间隔长短，任务类型没有差异（Fs<1）。结果说明，工作记忆负荷对前瞻记忆有影响，但是这种影响更多地体现在回溯成分方面（见表1）。

表1 不同客体工作记忆任务条件下被试反应正确率（M±SD）

2.2.2 不同任务条件下被试反应时分析

重复测量方差分析显示，客体工作记忆负荷主效应显著，F（1，37）＝136.51，p<0.001，偏η2＝0.79，高工作记忆负荷条件下被试反应时较长。延时间隔主效应显著，F（1，37）＝21.89，p<0.001，偏η2＝0.37，长时间隔条件下被试反应时较长。任务类型主效应显著，F（1，37）＝108.59，p<0.001，偏η2＝0.75，回溯成分任务反应时显著长于前瞻成分任务。工作记忆、任务类型交互作用显著，F（1，37）＝43.43，p<0.001，偏η2＝0.54。简单效应分析发现：在两种工作记忆负荷条件下，回溯成分记忆任务反应时较长（Ps<0.001）；延时间隔、任务类型交互作用显著，F （1，37）＝9.88，p<0.01，偏η2＝0.21。简单效应分析显示，在两种时间间隔条件下，回溯成分记忆任务反应时较长（Ps<0.001）。客体工作记忆负荷、延时间隔、任务类型交互作用显著，F（1，37）＝23.07，p<0.01，偏η2＝0.38。简单简单效应分析显示：在低客体工作记忆条件下，无论时间间隔长短，前瞻记忆成分任务反应时差异显著（长时间隔：F（1，37）＝64.47，p<0.001，偏η2＝0.61；短时间隔：F（1，37）＝93.40，p<0.001，偏η2＝0.69）；在高客体工作记忆条件和长时间隔条件下，前瞻成分任务和回溯成分任务间没有差异，F<1。结果表明，工作记忆负荷对前瞻记忆不同成分均有影响，但是影响效果不一样，比较而言，回溯成分更容易受到工作记忆负荷的影响（见表2）。

表2 不同客体工作记忆任务条件下的被试反应时（ms）（M±SD）

2.3 讨论

实验一发现客体工作记忆负荷对前瞻记忆任务作业表现有显著影响，该发现证实了前人的研究（Smith ＆ Bayen， 2005； Brewer， et al.， 2010）。另外，实验还发现工作记忆负荷对前瞻成分和回溯成分作业有不同影响。比较而言，工作记忆负荷对回溯成分作业影响更大。低工作记忆负荷条件下，前瞻成分任务表现好于回溯成分作业，高工作记忆负荷条件下，两种任务作业表现没有差异。此外，本研究还操纵了靶线索的延时间隔，结果显示，在正确率方面，前瞻成分任务和回溯成分任务表现没有差异，该结果和前人的研究相吻合（张利增等， 2010），但在反应时方面，长时间隔条件下，回溯成分任务反应时较长。其原因可能是为等待靶线索的出现，被试需要将执行意向长时间保存在工作记忆中，从而增加了工作记忆负荷，影响到回溯成分作业的反应。

3 实验二空间工作记忆及延时间隔对事件性前瞻记忆的影响

3.1 方法

3.1.1 被试35 名在校大学生（男生17 名），年龄范围20～25（M＝21.51，SD＝1.58）岁，视力或矫正视力正常，色觉正常，右利手，未参加过实验一，实验结束后给予适量报酬。

3.1.2 仪器与材料

实验仪器同实验一，材料如下：空间工作记忆任务采用大小为335px×335px 的九宫格，九宫格中是位置不同的空心圆圈，大小为66px×66px，共21 种位置；事件性前瞻记忆的靶刺激采用大小为135px×135px 的空心多边形，多边形的边数为三、四、六、八边形，共8 张。

3.1.3 实验设计

实验采用2（工作记忆负荷类型：低负荷和高负荷）×2（延时间隔类型：长时间隔和短时间隔）×2（前瞻记忆任务：前瞻成分任务和回溯成分任务）被试内实验设计。低工作记忆负荷组记忆的位置为两个，高工作记忆负荷组记忆的位置为五个，短时间隔组在呈现3 个工作记忆任务后呈现一个前瞻记忆任务，长时间隔组在呈现6 个工作记忆任务后呈现一个前瞻记忆任务。

3.1.4 实验程序

实验流程类似于实验一，但进行的主要任务改为被试需要记忆空心圆形的位置并判断探测刺激的位置与识记刺激的位置是否相同，相同按“F”键，不同按“J”键。在前瞻记忆任务阶段，目标事件为遇到空心多边形，在这时被试需要按“B”键，之后的回溯成分任务中需判断多边形的边数是否大于5，大于5按“G”键，小于5 按“H”键。实验二流程如图2 所示。

图2 实验2 流程示意图

3.2 结果与分析

3.2.1 不同空间工作记忆条件下的正确率

重复测量方差分析显示，空间工作记忆负荷主效应边缘显著，F（1，34）＝3.16，p＝0.06，偏η2＝0.10，低空间工作记忆负荷条件下的EBPM 成绩好于高空间工作记忆负荷。延时间隔主效应显著，F（1，34）＝8.51，p<0.01，偏η2＝0.20，短时间隔条件下的EBPM成绩好于长时间隔。任务类型主效应显著，F（1，34）＝4.21，p<0.05，偏η2＝0.11，前瞻成分任务成绩好于回溯成分任务；工作记忆负荷与间隔时间交互作用不显著，F（1，34）＝2.27，p>0.05，偏η2＝0.06；工作记忆负荷与任务类型交互作用显著，F （1，34）＝6.18，p<0.05，偏η2＝0.15。简单效应分析发现，在低空间工作记忆条件下，回溯成分任务作业较差，F （1，34）＝11.63，p<0.01，偏η2＝0.23。间隔时间与任务类型交互作用显著，F（1，34）＝7.40，p<0.01，偏η2＝0.18。简单效应分析显示，在长时间隔条件下，回溯成分任务作业较差，F（1，34）＝8.50，p<.01，偏η2＝0.20；工作记忆负荷、间隔时间、任务类型交互作用不显著，F（1，34）＝1.23，p＝0.28，偏η2＝0.04。结果表明，空间工作记忆负荷、延时间隔对回溯成分任务作业影响较大（见表3）。

表3 不同空间工作记忆任务条件下被试作业正确率（M±SD）

3.2.2 不同空间工作记忆条件下的反应时

重复测量方差分析显示，空间工作记忆负荷主效应显著，F（1，34）＝30.85，p<0.001，偏η2＝0.48，高空间工作记忆负荷条件下被试反应时较长。延时间隔主效应显著，F（1，34）＝7.88，p<0.01，偏η2＝0.19，长时间隔条件下被试反应时较长。任务类型主效应显著，F（1，34）＝229.16，p<0.001，偏η2＝0.87，回溯成分记忆任务需要更长的反应时间。工作记忆负荷与延时间隔的交互作用不显著，F<1。空间工作记忆负荷与任务类型交互作用显著，F （1，34）＝56.18，p<0.001，偏η2＝0.62，简单效应分析显示，无论是高空间工作记忆，还是低空间工作记忆，回溯成分任务都需要较长的反应时间（Ps<0.001）。时间间隔与任务类型交互作用显著，F（1，34）＝21.09，p<0.01，偏η2＝0.38。简单效应分析发现，在两种时间间隔条件下，回溯成分任务均需要较长的反应时间（Ps<0.001）。工作记忆负荷、时间间隔、任务类型交互作用不显著（F<1）。综合来看，空间工作记忆负荷、靶线索延时间隔均对EBPM 作业有显著影响，但是，其影响效果不同，回溯成分更容易受到工作记忆负荷的影响（见表4）。

表4 不同空间工作记忆任务条件下被试反应时（ms）（M±SD）

3.3 讨论

实验二显示，空间工作记忆负荷和靶线索时间间隔对EBPM 中的回溯成分任务影响更大，该结果与实验一类似。另外，两实验中基于任务正确率的考察都发现工作记忆负荷与任务类型间存在交互作用，但是简单效应分析却发现任务类型作业差异仅仅出现在低工作记忆条件下，这与实验预期有所不同。按照理论预期，较之于前瞻成分任务，执行回溯成分任务需要更多的认知资源，因而当工作记忆负荷较大时，回溯成分任务受影响更大。之所以出现这种结果，其原因可能在于高工作记忆负荷条件下，被试认知资源消耗过多，使得被试不能有效地完成前瞻记忆任务，造成两种成分作业没有差异。

4 总讨论

本研究通过两个实验探讨了工作记忆负荷、靶线索间隔时间对EBPM 的影响。结果发现：首先，工作记忆负荷对EBPM 有显著影响，具体表现为高负荷工作记忆条件下EBPM 成绩要差于低工作记忆负荷，而且这种现象不因工作记忆类型的变化而变化；其次，靶线索间隔时间对EBPM 也有显著影响，长时间间隔条件下被试的作业表现较差，而且间隔时间对EBPM 的影响没有受到工作记忆任务的不同而不同；最后，较之于前瞻成分，回溯成分更容易受到工作记忆负荷的影响。

4.1 EBPM 任务加工机制分析

如前所述，“注意－搜索模型”认为与“注意”相关的前瞻成分不需要认知资源，而负责“搜索”线索的回溯成分则需要消耗一定的认知资源；“预备注意加工和记忆加工理论”则认为，前瞻成分和回溯成分都需要消耗认知资源。

本研究发现，EBPM 两成分任务的表现随着工作记忆负荷的不同而有所变化，这说明两成分任务的执行都需要消耗认知资源。同时，为进一步厘清前瞻成分任务是否受到工作记忆负荷的影响，我们比较了高、低工作记忆负荷下前瞻成分任务表现（客体工作记忆负荷：t （38）RT＝－8.21，p<0.001；t （38）ACC＝3.36，p<0.01；空间工作记忆负荷：t（35）RT＝－8.45，p<0.001；t（35）ACC＝2.78，p<0.01）。该结果说明，前瞻成分任务表现同样随着工作记忆负荷的不同而变化，进一步证实了前瞻成分任务需要消耗认知资源，该过程的执行并非自动化（傅国庆等， 2021）。

综合来看，前瞻记忆无论是前瞻成分还是回溯成分均会受到工作记忆负荷的影响，故本研究更倾向于支持“预备注意加工和记忆加工”理论。但是，从两成分受影响的程度来看，本研究并不能否认“注意－搜索”模型，因为该模型看到了两成分任务消耗认知资源的差异性。

4.2 工作记忆负荷对EBPM 的影响

工作记忆负荷影响EBPM 任务的执行不仅有着行为层面实验的支持，也有着神经生理学层面的证据（陈骞等， 2019）。但已有研究主要集中于工作记忆对前瞻记忆任务总体表现的影响，而且工作记忆的操作也主要基于数字广度（Brewer et al.，2010； Smith ＆ Bayen， 2004；郭云飞等， 2016）和N－back 任务。如West， Bowry 和Krompinger（2006）基于ERP 技术，采用N－back 实验范式考察了工作记忆负荷对EBPM 的影响。结果发现，1－back条件下的前瞻记忆任务对背景任务有干扰效应，对目标的识别依赖控制加工，但3－back 条件下，前瞻记忆的实现更多地依赖自动化加工。为此，他们认为其主要原因在于3－back 任务需要更多的认知资源，即工作记忆负荷能够影响前瞻记忆的加工内在机制。

研究发现，就准确率而言，在客体工作记忆负荷条件下，任务类型主效应边缘显著，即前瞻成分和回溯成分作业表现差距不大，但在空间工作记忆负荷条件下，二者差异显著，回溯成分任务表现较差。就反应时而言，均表现为回溯成分需要较长的反应时间。就工作记忆、间隔时间、任务类型的交互作用看，在客体工作记忆负荷条件下，三因素交互作用显著，表现为高工作记忆负荷条件下，前瞻成分和回溯成分作业表现差距不大，但在空间工作记忆负荷条件下，三因素交互作用不显著，均表现为回溯成分作业表现较差。为进一步考察工作记忆类型对前瞻记忆两成分的不同影响，我们将两实验的数据做了重新处理，结果发现：就反应准确率来看，工作记忆类型在前瞻成分任务上没有差异（t （35）ACC＝1.51，p>0.05），在回溯成分任务上差异不亦显著（t（35）ACC＝1.74，p＝0.09）；就反应时而言，工作记忆类型在前瞻成分任务上没有差异（t（35）ACC＝0.34，p>0.10），在回溯成分任务上差异显著（t（35）ACC＝4.37，p<0.001），表现为客体工作记忆条件下，任务正确率较低。该结果支持了上述假设。

4.3 靶线索间隔时间对EBPM 的影响

靶线索间隔时间是否影响EBPM 任务的表现，至今依然存在争论。张利增等人（2010）在其研究中也指出，靶线索时间间隔对前瞻记忆没有显著影响。但是，也有研究指出，靶线索在没有出现前，前瞻记忆存在消耗认知资源的心理过程（这一过程被称为预备注意加工）（Anderson ＆ McDaniel， 2019；Smith， 2004）。本研究证实了Smith（2004）等人的推测。研究发现，就间隔时间主效应而言，除客体工作记忆负荷任务下被试反应准确率无显著差异外，其余条件下都表现出显著差异性，短时间隔有助于被试任务的完成。另外，EBPM 的两成分任务表现与间隔时间交互作用不显著，均表现为前瞻成分任务好于回溯成分任务。

时间间隔影响EBPM 的内在机制是什么？该问题至今没有得到明确回答。我们认为，动机也许是其中一个非常重要的因素。被试在等待靶线索出现的过程中，始终处于一种紧张状态，该状态将会随着靶线索间隔时间的延长而提升，而维持高动机水平，需要消耗较多的认知资源，从而影响了前瞻记忆任务的表现。有关动机影响前瞻记忆的研究，国内外都有发现（Penningroth et al.， 2011； Walter ＆ Meier，2017；胡彬，冯成志， 2013）。